包材用メタロセン樹脂
日本ポリエチレン(株)研究開発センター
神谷達之

１．メタロセン系樹脂の広がり

Exxon Mobil（当時 Exxon Chemical）の高性能メタ1980 年に Kaminsky 教授らの新しい重合触媒の発ロセン触媒技術を適用したプロセスで生産される。

見により幕を開けたメタロセン系樹脂の開発も、従来のポリエチレンプラントでは、製造が困難な1990 年代には商業化が開始され、2000 年以降は大超低密度の領域まで製造が可能で、メタロセン系きくその存在感を高めている。メタロセン触媒のプラストマーとしての優れた特徴を有している。

樹脂への適用は、高密度ポリエチレン（HDPE）、直＜カーネル＞は分子量分布や組成分布が狭く、以鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）、iso-ポリプロ下のような優れた物性が際立っている。

ピレン、ランダム−ポリプロピレンなどが市場ニ①均一なコモノマー組成分布は、固相状態での「ターズに支えられて伸張している。この中でもメタイ分子」の形成を促し、高い引張強度、衝撃強ロセン系触媒を介して、エチレンとα−オレフィ度を示す。

ンとの共重合で得られる LLDPE や VLDPE は、従来②ベタツキ成分の少ない低融点材料が得られ、卓のチーグラー系触媒で得られていたポリマーより越した低温ヒートシール性を示す。

も分子量分布や組成分布が狭く、低温ヒートシー③ベタツキ成分の少ない軟質材料が得られる。

ル性や強度に優れることから包材用樹脂原料とし④低分子量、低結晶成分を含まないため、溶剤抽て、今や欠かせない存在となっている。

出成分が少なく、低臭気でかつ衛生的なクリー

当初、メタロセン系触媒で得られるポリエチレンな材料である。

ンはその分子量分布の狭さから、押出加工性に劣⑤耐ストレスクラック性、耐揉み疲労性に優れる。

る点が用途開発の支障となっていた。その後の製＜ カ ー ネ ル ＞ の 最 大 の 特 徴 は 、 密 度 0.885 〜

造プロセスによる広分子量化や触媒改良による長0.915g/cm3の「プラストマー」領域で発揮され、そ鎖分岐の導入、あるいは配合技術により高速成形の組成分布の狭さと相まって、高速自動充填適性、化にも対応するようになり、幅広い成品に適用さ高いヒートシール強度、ホットタック性に極めてれるようになった。さらに、従来の触媒系では困優れている。また、低臭性、低異味性も配慮した難であった低溶出性、低揮発性、さらには添加剤材料設計を行っており、ミネラルウォーターや清を配合しない無添加化など時流に適合する衛生性涼飲料水などのバックインボックス内袋向け材料を意識したグレードの開発も進められ、ポリエチとして支持されている。＜カーネル＞はその製造レンの可能性をさらに広げつつあると言えよう。

技術の磨きこみにより揮発成分が少ないという品質上の特色を有しているが、さらに高温加工時やγ線滅菌時に発生する臭気成分を抑制するという

２．当社メタロセン樹脂のアウトライン
当社はポリエチレン専業メーカーとして 2003 年

観点からの材料設計も確立している。に発足したが、それ以前から開発を進めていたメ＜ハーモレックス＞は 1998 年に上市したハイパ

タロセン系プラストマー＜カーネル＞（P2 表１参

フォーマンスが要求される各種用途に対応できる照）とメタロセン系ポリエチレン＜ハーモレック

気相法メタロセンポリエチレンである。従来のチス＞（P2 表２参照）をメタロセン戦略の核としてーグラー系触媒を用いて製造される LLDPE と比較位置付け、幅広く包装材への適用範囲を広げるべして柔軟かつ強靭であり、透明性、低温ヒートシく取り組みを進めている。
＜カーネル＞1）は当社の高圧イオン重合技術に1る。自社技術による触媒およびプロセスの制御にール性に優れ、溶剤抽出分が少ない等の特徴を有より、品質的に安定した無添加グレードを市場のしている。一方、適度な分子量分布を有するためニーズに合わせて供給し、乳等省令対応包装、一低押出負荷などの押出特性に優れ、同時に低融点般食品用途、クリーン包装などに採用されている。

成分と若干の高融点成分を併せ持つため、耐熱性

３．包材用途の市場ニーズと適合するメタロセン
樹脂にも優れた材料であり、各種フィルム用途、押出ラミネート用途、真空成形容器、ブロー容器、射次に、包装用途向けに要求される樹脂材料のキー出成形品、カレンダー成形品など幅広い用途に使ワードとそれに適合する樹脂グレードについて解用されている。

説する。

＜ハーモレックス＞の特長としては、無添加グレ

１）高速成形性
ポリエチレンユーザーにおける生産性の向上はードのラインアップが充実している点が挙げられ市場競争のなかで常に求められており、当社としてもそのニーズに応えるべく樹脂開発、設計を行っている。成形加工性を向上するには、押出負2

荷を下げるあるいは溶融張力を付与することが一に設定し、押出負荷を下げることで低温設定般的である。それを樹脂設計に反映させると、分（190℃）での成形が可能であり、冷却効率がよく、子量分布を広げたり、長鎖分岐を導入したりするバブル安定性に優れている。得られたフィルムの手法を取る。しかし、このことは強度や耐溶剤抽物性は、衝撃強度に優れ、かつ帯電防止剤を配合

出性などのパフォーマンスを低下させることになしても摩擦係数が比較的高く、重袋の段積み時のる。したがって、成形用途ごとのきめ細やかな材滑落防止性に優れている。また＜ハーモレックス料設計が求められている。当社では、顧客ニーズ＞ 「NF444A」「 NF464A」「 NF366A」＜ カー ネル＞に応えられるように、成形分野ごとに最適化され「KF283」はインフレーション成形用のベース樹脂

た MFR と密度の基本グレードを用意し、より高速として使用される。メタロセン系ポリエチレンら成形に適合するグレードの開発を行っている。最

しい高強度と高透明性が得られ、シーラントフィ

適製品を得るべく、用途に合わせた各種添加剤（スルム、バックインボックス内袋、食肉包装など、リップ剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤な低温ヒートシール性や耐突刺性などの特長を生かど）のマスターバッチを用意して配合の提案を行して幅広く採用されている。っている。

３）改質
メタロセン系ポリエチレンを従来の各種ポリエチレンあるいはポリプロピレンに改質材として配合することも有用である。配合に適するグレードは、た と え ば ＜ カ ー ネ ル ＞ の 低 密 度 品 「 KS240T 」「KS340T」、＜ハーモレックス＞の低MFRかつ低密度品の「NF324A」が好適である。物性とコストパフォーマンスを最適化する配合処方の提案を各種用途に合わせて行っている。 「NF324A」をLDPEの改質剤として使用したケースを表４に示す。弊社
LDPE＜ノバテック＞「LF240」（MFR=0.7g/10min、密度=0.924g/cm3）に「NF324A」を 5〜30wt%配合す
ると引張破断強さ、フィルムインパクト、ゲルボフレックステストなどが著しく向上する効果が確認できる。

２）強度
衝撃強度、耐ピンホール性、突刺強度、引張強度、低温落袋強度など包材用途としてより高強度を求められるケースは、メタロセン系ポリエチレンを導入する最も明確な動機であろう。従来のチーグラー系触媒で得られる HAO-LLDPE よりも格段の高強度を達成しており、強度を求められる用途、例えば肥料袋などの重袋、セミ重袋、水物の容器となるバッグ類などには欠かせない材料となっている。＜ハーモレックス＞「NF375B」は重袋、セミ重袋向けに設計された成形性と強度のバランスを最適化したグレードである。
（表３参照）従来の重袋グレードよりも MFR を高め（MFR=1.0g/10min）
3４）低温ヒートシール性
低温ヒートシール性を生かした用途では、各種パッケージに幅広く使用されているドライラミ品、押出ラミ品、サンドラミ品のヒートシール層としてメタロセン系ポリエチレンが使用されている。
＜カーネル＞＜ハーモレックス＞共に優れた低温ヒートシール性を有しており、シーラントフィルムとして幅広い用途へ展開している。特に、液体小袋包装で求められる高速充填適性に＜カーネル＞の押出ラミグレード「KC452T」「KC570S」は、従来品を凌駕する充填適性を示し、充填温度の幅がは、EAA、EMAA 等の酸共重合樹脂に代えて使用する広がるとともに耐圧強度も高く、優れた包材を得ことで樹脂置換時のロス低減も可能である。これることができる。 （表５,６参照）

らのことから紙容器、バリア層含有包装などの各

５）ノーアンカー

種サンドラミ層としての用途やノーアンカー包材

また、有機溶剤を使用しない「ノーアンカー」の用途に適する。のニーズが高まる中、＜ハーモレックス＞無添加６）マット外観

グレード「NH745N」は、各種基材に対して優れた包材としての光学特性は、用途により透明性を接着性を示す。
（表７参照）従来から使用されてい求められる製品と求められない製品に分類される。

る高圧法 LDPE よりもアルミ箔などの基材に対して可視性を重要視するシュリンクフィルムやラップ良好な接着を示し、オゾン処理を併用することでフィルム、スタンディングパウチは高透明が求めより一層の接着強度の向上が期待できる。さらにられ、バックインボックスの内袋や遮光性を付与した積層フィルムでは一概に透明性を必要とされない。むしろ、不透明感やマットな質感が意匠性や能性で求められる場合もあり、その点でハーモレックスの「NF324A」「NF544N」「NF464N」を単品で使用し、低温（130〜160℃）でインフレー4

ション成形して得られたフィルム原反は、ヘーズで 40%以上のマット調の独特の外観が得られ、柔軟性と相まってユニークな風合いのフィルムとなる。
このフィルム外観は表面にポリエチレンの結晶形態の一つである「球晶」構造の発現によるミクロン単位の凹凸が形成されるためで、これによりアンチブロッキング性も同時に得られる。すなわち、アンチブロッキング剤を配合することなく開口性に優れ、ドライラミや製袋などの二次加工適性に優れたフィルムが得られる。
７）低フィッシュアイ
包材向けポリエチレンに求められる基本品質として「低フィッシュアイであること」が挙げられ
８）無添加

る。
「フィッシュアイ」はフィルム製品の歩留まりを低下させる原因となるため、樹脂原料およびフ＜ハーモレックス＞は、1998 年の上市以来、積ィルム成形プロセスからできるだけ排除されるべ

極的に「無添加グレード」の用途開発を進めてききである。メタロセン系ポリエチレンは、ドライた。今日までの間、ユーザー各位の支持をいただ

ラミ原反や各種積層フィルムに使用されるケース

き、このメタロセン系「無添加グレード」の意義が多く、従来よりもユーザーからの品質要求は高が市場に浸透しつつあると認識している。2）＜ハーい。＜カーネル＞＜ハーモレックス＞の包材向けモレックス＞においての「無添加グレード」3）は、グレードは、市場のニーズに応えるべく独自の品信頼性、実績ともに、技術的に完成されたグレー質基準を設け原料起因のフィッシュアイの低減にド群である。ここで言う「無添加」とは、重合で努めている。また、プロテクトフィルムなどより得られたポリエチレンに、酸化防止剤や中和剤な厳しい水準が求められる分野にも適合するべく、どの添加剤を一切配合しないグレードを指す。従フィッシュアイの更なる低減を目指して、製造技

来の「無添加」グレードは、重合に触媒を使用し術のブラッシュアップを行っている。

ない高圧法LDPEではポピュラーであったものの、触媒系にハロゲン元素を必須とするチーグラー系のポリエチレンでは、「ハロゲンキャッチャー」としての何らかの中和剤が事実上必須であった。＜ハーモレックス＞は、触媒およびプロセスの特長から中和剤すらも配合することなく製品化が可能となった。 4）5）「無添加」が期待されている分野は、包材からの添加剤の溶出が忌避されるクリーン包材、乳等省令に適合する包材、包材の長期保管中や内容物との接触などにより樹脂に配合した酸化防止剤が変色する現象（黄変、ピンキング）が懸念される用途、電子部品などへの添加剤の転写が懸念される用途などが挙げられる。「NV325N」は低 MFR、低密度を特徴とするグレードで、柔軟性や強度、透5

明性に優れる。各種バック、ブローボトルやフィ参考文献

ルムへの改質材として有用である。「NF544N」と１）世利卓也,“メタロセンポリエチレンの最新動「NF464N」は、インフレーション成形によるバッ向,”コンバーテック,32,〔10〕,76（2004）

クインボックス内袋やシーラント原反に使用され２）“無添加ポリエチレン（無添加LLDPE）に関する。
（表８参照）前述したように、両グレードは低る調査,”コンバーテック,33,〔2〕,2（2005）

温成形により独特のマット外観を有するフィルム

３）神谷達之、若山昌弘,“LLDPE完全無添加グレが得られ、ブロッキングを起こさず製袋加工可能ード「ハーモレックスLL」,”コンバーテック,30,である。物性面ではＭＤ、ＴＤの異方性が極めて〔4〕,50（2002）少なく、突刺強度、インパクト強度、耐ピンホー

４）特開 2001-341249

ル性に優れている。また、両グレードとも「乳等５）特開 2001-342306

省令 1 群」に適合するグレードであり、乳製品向け包材原料として幅広く支持されている。押出ラ【要約】ミグレードである「NH745N」「NH845N」も同様に「乳メタロセン系ポリエチレン材料＜カーネル＞と等省令 1 群」に適合する無添加グレードである。

＜ハーモレックス＞の包装分野への適用について

９）押出ラミ解説する。包装材に求められる強度、低温ヒート「NH745N」は低温ヒートシール性と良接着性をシール性などに加え、低臭性、無添加といった観有し、特に Al 箔や PET 基材等に対して、従来の LDPE点から、メタロセン系ポリエチレンの適用範囲はグレードに比して良好な接着を示す。この特徴を広がっている。

利用し、紙容器の Al 箔接着層のアンカーコート併用の LDPE 押出ラミや接着性樹脂から本グレードへの置き換えが進んでいる。一方、「NH845N」は液体紙容器の最内層シーラントとして好適であり、高速成形性、低温ヒートシール性、低臭性に優れるグレードである。
４．＜ハーモレックス＞＜カーネル＞の用途による使い分け
当社では、それぞれにユニークな特性を持つメタロセン系ポリエチレン＜ハーモレックス＞、＜カーネル＞を有しており、顧客ニーズや用途に合わせて最適なグレードを紹介している。表９に、主な包装材と適するグレードの目安をまとめる。

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